(57)【要約】【課題】点火プラグ電極間の負荷状態に左右されずに放電を維持できる内燃機関用点火システムを提供すること。【解決手段】一次コイルと二次コイルとを鉄心で磁気的に結合させた複数個の内燃機関用点火コイルと、エンジンの状態を判定する状態判定回路と、前記状態判定回路からの信号及び前記点火コイルの二次コイルを流れる放電電流から得られる放電信号により点火制御信号及び供給先を選択する点火制御信号タイミング・供給先選択回路とを備えた内燃機関用点火システムであって、前記二次コイルを流れる放電電流を検出し、それらを信号化して前記点火コイルを駆動するので、点火プラグ電極間の負荷状態に左右されずに放電を維持できる。【選択図】図１
2010190173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次コイルと二次コイルとを鉄心で磁気的に結合させた複数個の内燃機関用点火コイルと、エンジンの状態を判定する状態判定回路と、前記状態判定回路からの信号及び前記点火コイルの二次コイルを流れる放電電流から得られる放電信号により点火制御信号及び供給先を選択する点火制御信号タイミング・供給先選択回路とを備えた内燃機関用点火システムであって、
前記二次コイルを流れる放電電流を検出し、それらを信号化して前記点火コイルを駆動することで点火プラグ電極間の負荷状態に左右されずに放電を維持できることを特徴とする内燃機関用点火システム。
【請求項２】
前記状態判定回路は、エンジン回転数、出力トルク、空燃比、ＥＧＲ率、水温、油温等の状態を判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車輌に搭載され内燃機関のシリンダ内の混合気に高電圧を供給して、着火、燃焼させるための内燃機関用点火システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジン等の内燃機関に対して、環境問題を考慮して排気ガスの低減、燃費の向上が要請されている。これらの要請に応えるべく排気環流ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）を増加させたり、直噴エンジンで成層燃焼を行う等の対策を導入する試みがなされている。このように排気ガスを再導入した混合気エンジンや、希薄燃焼エンジン（リーンバーンエンジン）に使用する場合に、着火性の向上が求められ、放電時間の長い点火システムが必要とされる。
また、直噴エンジンの場合、燃焼温度が低いためにカーボンの発生量が多く、点火プラグのくすぶり（点火プラグの発火部にカーボンが付着すること）が激しく、失火を起こす為、二次電圧の立ち上がり時間が速く、放電電流の大きな内燃機関用点火システムが要求されている。
【０００３】
そこで、これらの要請に応えるべく、例えば、特許文献１には、点火プラグがくすぶり状態の時は、電圧の立ち上がり時間が速く、放電電流が大きくて放電時間の短い二次電圧を点火プラグヘ出力する第１の二次コイルのみを動作させ、点火プラグの混合気への着火性が悪い状態のときは、電圧の立ち上がり時間が遅く、放電電流が小さくて放電時間の長い二次電圧を点火プラグヘ出力する第２の二次コイルのみを動作させ、消費電力が少なく、点火プラグのくすぶりを解決することができるとともに、混合気への着火性を向上させることのできる内燃機関用点火システムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特願２００８−１１９０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の内燃機関用点火システムにおいて、長い放電時間が要求される時には、第１の二次コイルと第２の二次コイルに時間差を設けて動作させることで、より長い放電時間を確保でき、始動時などの極低速回転時、長い放電時間が要求される時に、それらを交互に繰り返せば放電時間の延長が可能となる。
図３に示すように電源としてのバッテリ１と、状態判定回路及び点火制御信号タイミング・供給先選択回路から成るＥＣＵ（Engine Control Unit）２と、第１二次コイル、第１二次コイル、第１高圧ダイオード、第１パワートランジスタから成る点火コイルＡ３と、第２二次コイル、第２二次コイル、第２高圧ダイオード、第２パワートランジスタから成る点火コイルＢ４と、点火プラグ５とで構成されている。
【０００６】
しかし、図４にタイミングチャートを示すように繰り返して動作させる時の間隔は、実験等で得られた放電時間を基に予め設定した間隔となるが、実際の放電時間は、放電する時の筒内圧、点火プラグ電極間の間隔、電極間に介在する混合気濃度及び流動強弱などが影響して一定ではない。
【０００７】
点火コイルから出力するエネルギは―定でも、図５に示すようにエネルギを消費する側、即ち点火プラグ電極間の負荷状態によって放電時間は変化する。例えば、筒内圧が高い時には放電持続電圧が高くなり、放電時間は破線で示すように短くなる。また、点火プラグ電極の間隔が広い時にも放電持続電圧が高くなり、放電時間は短くなる。混合気の流動が強い時に、点火プラグ電極間を最短距離で放電できず、円弧状に放電した場合も、点火プラグ電極の間隔が広くなった時と同じであるため、放電持続電圧が高くなり、放電時間は短くなる。
【０００８】
実験値などから得られた放電時間を基に、予め設定した間隔で動作させた際、実際の点火プラグ電極問の状態により、想定したよりも短い放電時間となってしまった場合には、図６に示すように、それぞれの点火コイルの放電に間隔ができ、放電が途切れるタイミングが生じることになる。この放電が途切れた時に、点火プラグ電極間を可燃混合気が通り過ぎてしまうと、混合気への着火機会を失い、着火性の向上を阻害することとなりカーボン等の発生量が多くる。
【０００９】
この発明は、上記に鑑み提案されたもので、点火プラグ電極間の負荷状態に影響を受けることなく、放電状態を維持させることができ、混合気への着火性を向上させることのできる内燃機関用点火システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する為に、本発明の内燃機関用点火システムは、一次コイルと二次コイルとを鉄心で磁気的に結合させた複数個の内燃機関用点火コイルと、エンジンの状態を判定する状態判定回路と、前記状態判定回路からの信号及び前記点火コイルの二次コイルを流れる放電電流から得られる放電信号により点火制御信号及び供給先を選択する点火制御信号タイミング・供給先選択回路とを備えたものであって、前記二次コイルを流れる放電電流を検出し、それらを信号化して前記点火コイルを駆動することで点火プラグ電極間の負荷状態に影響を受けることなく放電を維持できることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明は上記した構成からなるので、以下に説明するような効果を奏することができる。
【００１２】
本発明では、二次コイルを流れる放電電流を検出し、検出結果に基づいて複数の点火コイルを駆動するので、点火プラグ電極間の負荷状態に影響を受けることなく放電を持続して、着火性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明に係る内燃機関用点火システムの概略構成図である。
【図２】図２は、同内燃機関用点火システムにおけるタイミングチャートである。
【図３】図３は、従来の内燃機関用点火システムの一例を示す回路図である。
【図４】図４は、従来の内燃機関用点火システムのタイミングチャートである。
【図５】図５は、点火プラグ電極間の負荷によって放電時間が変化する例を示す説明図である。
【図６】図６は、放電時間が短くなり、それぞれの放電が途切れた場合のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の内燃機関用点火システムにおいて、複数個の内燃機関用点火コイルとエンジンの状態を判定する状態判定回路とこの状態判定回路からの信号及び前記点火コイルの二次コイルを流れる放電電流から得られる放電信号により点火制御信号及び供給先を選択する点火制御信号タイミング・供給先選択回路とを備え、二次コイルを流れる放電電流を検出し、それらを信号化して点火コイルを駆動することで点火プラグ電極間の負荷状態に影響を受けることなく放電を維持し、着火性を向上するという目的が達成できる。
【実施例１】
【００１５】
以下、一実施の形態を示す図面に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は本発明に係る内燃機関用点火システムの概略構成図、図２は本発明の内燃機関用点火システムにおけるタイミングチャートである。ここで、内燃機関用点火システム１０は、一次コイルと二次コイルとを鉄心で磁気的に結合させた複数個の点火コイルＡ１１、点火コイルＢ１２と、エンジンの回転数、出力トルク、空燃比、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）率、水温、油温等の状態を判定する状態判定回路１３と、前記状態判定回路１３からの信号及び前記点火コイル１１、１２の二次コイルを流れる放電電流Ｍ、Ｑから得られる放電信号Ｎ、Ｒにより点火制御信号及び供給先を選択する点火制御信号タイミング・供給先選択回路１６とを備えている。
【００１６】
また、図１において、１７は電源としてのバッテリ、１８ａは第１高圧ダイオードを示し、この第１高圧ダイオード１８ａは、カソードがバッテリ１７の陽極に接続され、アノードが点火コイルＡの二次コイル１９ａの一端に接続されている。２０ａは二次コイル１９ａを動作させる第１二次コイル駆動回路を示し、一端がバッテリ１７の陽極に接続された、例えば、点火コイルＡの二次コイル１９ａと同心筒状の一次コイル２１ａと、この一次コイル２１ａと二次コイル１９ａとを磁気的に結合させる第１鉄心２２ａと、コレクタが一次コイル２１ａの他端に接続され、エミツタがアースに接続された第１スイツチング素子としての第１パワートランジスタ２３ａとで構成されている。そして、二次コイル１９ａは、電圧の立ち上がり時間が速く、放電電流が大きくて放電時間の短い二次電圧を後述する点火プラグ２４へ出力（供給）するため、一次コイル２１ａの巻数の５０倍以上〜１００倍以下の、例えば、１００倍の巻数とされている。
【００１７】
また、点火コイルＡから点火制御信号タイミング・供給先選択回路１６への入力信号として入力するために、二次コイル１９ａには抵抗、ツェナーダイオード２５ａ、コンデンサ２６ａ等を使用して放電信号Ｎの波形整形を行う。
【００１８】
点火コイルＢも点火コイルＡと対称に形成されており、１８ｂは第２高圧ダイオードを示し、この第２高圧ダイオード１８ｂは、カソードがバッテリ１７の陽極に接続され、アノードが点火コイルＡの二次コイル１９ｂの一端に接続されている。２０ｂは二次コイル１９ｂを動作させる第２二次コイル駆動回路を示し、一端がバッテリ１７の陽極に接続された、例えば、点火コイルＢの二次コイル１９ｂと同心筒状の一次コイル２１ｂと、この一次コイル２１ｂと二次コイル１９ｂとを磁気的に結合させる第２鉄心２２ｂと、コレクタが一次コイル２１ｂの他端に接続され、エミツタがアースに接続された第１スイツチング素子としての第２パワートランジスタ２３ｂとで構成されている。更に、点火コイルＢから点火制御信号タイミング・供給先選択回路１６への入力信号として入力するために、二次コイル１９ｂには抵抗、ツェナーダイオード２５ｂ、コンデンサ２６ｂ等を使用して放電信号Ｒの波形整形を行う。
【００１９】
エンジン制御装置（ＥＣＵ）２７は、状態判定回路１３と点火制御信号タイミング・供給先選択回路１６から成り、点火プラグ２４に火花放電を発生させる高電圧を供給するための点火制御信号を出力するものである。
【００２０】
また、状態判定回路１３は、エンジンの回転数、出カトルク、空燃比、排気還流率（ＥＧＲ率）、気温、ラジエータの水温、エンジンオイルの温度（油温）などの種々の条件に基づいて点火プラグ２４の状態、すなわち、点火プラグ２４がくすぶり状態である否か、点火プラグ２４の混合気への着火性の良し悪しを判定するものである。
【００２１】
点火制御信号タイミング・供給先選択回路１６は、状態判定回路１３の判定結果に基づき、エンジン制御装置からの点火制御信号を、第１二次コイル駆動回路２０ａを構成する第１パワートランジスタ２３ａのベースと、第２二次コイル駆動回路２０ｂを構成する第２パワートランジスタ２３ｂのベースへ供給（出力）するものである。
【００２２】
以上のように構成された内燃機関用点火システムでは、図２に示すタイミングチャートのように、点火コイルＡの放電信号ＮがHiからLOWに変化すると、点火コイルＡの放電が終了したと判断し、点火制御信号タイミング・供給先選択回路１６にて点火コイルＢの点火信号Ｏを早期にLOWにして点火コイルＢ１２の放電を開始し、放電電流Ｑが流れる。このようにすることで、点火コイルＢの放電電流Ｑは、破線の位置から実線で示す位置まで放電タイミングが早まる。それと同時に、点火コイルＡの点火信号ＫをHiとし、次の放電へ向けた再通電を開始させる。ここにおいても、点火コイルＡの点火信号Ｋは、破線の位置から実線で示す位置までタイミングが早まる。
【００２３】
また、点火コイルＢからの放電信号ＲがHiからLOWに変化した場合にも、それぞれ逆の動作を行い、点火コイルＢの放電が終了したと判断し、点火制御信号タイミング・供給先選択回路１６にて点火コイルＡの点火信号Ｋを早期にLOWにして点火コイルＡ１１の放電を開始し、放電電流Ｍが流れる。それと同時に、点火コイルＢの点火信号ＯをHiとし、次の放電へ向けた再通電を開始させる。このようにして、エンジンの燃焼状態からの要求に応じることができるまで放電を繰り返し、合成された放電電流Ｓが繰り返し流れる。
【００２４】
このように、点火コイルの二次コイルを流れる放電電流を検出し、それらを信号化して点火制御信号タイミング・供給先選択回路へ放電信号として出力するので、点火プラグ電極間の負荷状態に影響されることなく安定した放電を維持することができる。
【００２５】
また、本発明は上述の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の設計変更が可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１０      内燃機関用点火システム
１１      点火コイルＡ
１２      点火コイルＢ
１３      状態判定回路
１６      点火制御信号タイミング・供給先選択回路
１７      バッテリ
１８ａ    第１高圧ダイオード
１８ｂ    第２高圧ダイオード
１９ａ、ｂ  二次コイル
２０ａ    第１二次コイル駆動回路
２０ｂ    第２二次コイル駆動回路
２１ａ、ｂ  一次コイル
２２ａ    第１鉄心
２２ｂ    第２鉄心
２３ａ    第１パワートランジスタ
２３ｂ    第２パワートランジスタ
２４      点火プラグ
２５ａ、ｂ  ツェナーダイオード
２６ａ、ｂ  コンデンサ
２７      エンジン制御装置（ＥＣＵ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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